照射装置用光学ユニット及び照射装置
【課題】幅広の照射エリア内で良好な光量分布の照射光を得ることが可能な照射装置用光学ユニット及び照射装置を提供する。
【解決手段】照射装置用光学ユニットは、複数の光源から入射される光を多数のファイバ素線を束ねた複数のファイババンドルによってそれぞれ導光し出射する光照射装置用光学ユニットであって、各光源から入射される光を各ファイババンドルに導光する複数のカップリングレンズを備え、各ファイババンドルは、基端部においてファイバ素線が結束され各カップリングレンズからの光が入射される光入射面を形成し、先端部においてファイバ素線が矩形状に接合され導光した光を出射する光出射面を形成し、複数のファイババンドルの先端部は光出射面が連続するように一列に並べられて接合されており、各ファイババンドルのファイバ素線は、光出射面の少なくとも隣接する光出射面との接合部近傍において、二次元の正方稠密に配置されている。
【解決手段】照射装置用光学ユニットは、複数の光源から入射される光を多数のファイバ素線を束ねた複数のファイババンドルによってそれぞれ導光し出射する光照射装置用光学ユニットであって、各光源から入射される光を各ファイババンドルに導光する複数のカップリングレンズを備え、各ファイババンドルは、基端部においてファイバ素線が結束され各カップリングレンズからの光が入射される光入射面を形成し、先端部においてファイバ素線が矩形状に接合され導光した光を出射する光出射面を形成し、複数のファイババンドルの先端部は光出射面が連続するように一列に並べられて接合されており、各ファイババンドルのファイバ素線は、光出射面の少なくとも隣接する光出射面との接合部近傍において、二次元の正方稠密に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特定の波長の光を被照射物に照射する照射装置用光学ユニット及び照射装置に関連し、特に、矩形状又はライン状の光を照射する照射装置用光学ユニット及び該照射装置用光学ユニットを搭載した照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工業製品のコーティングや光学部品の組み立て作業における接着剤として、紫外線硬化樹脂が用いられている。紫外線硬化樹脂は、紫外線（紫外光）によって光重合反応が生じ、モノマー（液体）の状態からポリマー（固体）の状態に変化する樹脂である。そして、この紫外線硬化樹脂を硬化させるための光源として照射装置が開発されている。
【０００３】
照射装置としては、従来から高圧水銀ランプや水銀キセノンランプ等を光源とするランプ型照射装置が知られているが、近年、消費電力の削減や装置サイズのコンパクト化の要請から、紫外光を発光可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とする照射装置が開発されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
ＬＥＤは、高圧水銀ランプや水銀キセノンランプと比較して発光強度が低いため、幅広の照射エリアを確保することが困難である。そこで、幅広の照射エリアが要求される場合には、複数のＬＥＤからの光を複数の光ファイババンドルでそれぞれ導光し、各光ファイババンドルの出射端面を並べて配置（接合）する方法等が開発されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３４７２９号公報
【特許文献２】特開２００８−２８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複数の光ファイババンドルを接合すると、照射エリアを拡大することができ、また、自由な照射パターンを得ることが可能となるが、光ファイババンドルの接合部分での連続性が損なわれると光のムラが生じるという問題がある。
【０００７】
特許文献２に記載の構成においては、各光ファイババンドルを構成する光ファイバ素線を２列の俵積み状に配置し、光ファイババンドルの接合部において互い違いに配置された光ファイバ素線を連結することで連結部が連続するように構成されている。しかし、この構成は、光ファイバ素線を積層した場合に、連結部分に光ファイバ素線の存在しない凹状の空所を生じ、この空所に積層された光ファイバ素線を固着させる接着剤が回り込むことから、正確に嵌合して接合させることは困難となり、無理に連結しようとすると光ファイバ素線に応力が加わり折損させることにもなりかねない。
【０００８】
この問題を解決するためには、ある程度の隙間を許容して光ファイババンドル同士を接合することも考えられる。特許文献２に記載の構成のように可視光をプラスチックファイババンドルで伝搬させる構成の場合、光ファイバ素線の開口数Ｎ．Ａ．を比較的大きくすることができるため（例えば、０．５７）、プラスチックファイババンドルからは、ある程度の拡がり角（例えば、３５°）をもった光が出射される。従って、光ファイババンドルの接合部にある程度の隙間を設けたとしても、接合部分で各光ファイババンドルから出射される光がオーバーラップされるため、大きな光量の低下とはならない。しかし、紫外光を伝搬させる場合には、石英ガラス製の光ファイバ素線を使わざるを得ず、この場合、光ファイバ素線の開口数Ｎ．Ａ．はプラスチックファイバと比較して、著しく小さくなるため（例えば、０．２２）、出射端での光の拡がりも大きくない。すなわち、紫外光を石英ガラス製の光ファイバ素線を用いて伝搬させ、光ファイババンドルの接合部に隙間を設けて配置した場合、例えば、照射対象物までの距離が短いと、この接合部分の隙間に起因して、その光量分布に、光量の低い大きな落ち込みを生じることとなる。
【０００９】
本発明は、上記の問題及び事情に鑑みてなされたものであり、幅広の照射エリアを有し、且つ、照射エリア内で良好な光量分布の照射光を得ることが可能な照射装置用光学ユニット及び該照射装置用光学ユニットを搭載した照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の照射装置用光学ユニットは、複数の光源から入射される光を多数のファイバ素線を束ねた複数のファイババンドルによってそれぞれ導光し出射する光照射装置用光学ユニットであって、各光源から入射される光を各ファイババンドルに導光する複数のカップリングレンズを備え、各ファイババンドルは、基端部において多数のファイバ素線が結束され、各カップリングレンズからの光が入射される光入射面を形成し、先端部において多数のファイバ素線が矩形状に接合され、導光した光を出射する光出射面を形成し、複数のファイババンドルの先端部は、光出射面が連続するように一列に並べられて接合されており、各ファイババンドルの多数のファイバ素線は、光出射面の少なくとも隣接する光出射面との接合部近傍において、二次元の正方稠密に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
このような構成の照射装置用光学ユニットによれば、複数のファイババンドルの光出射面が隙間なく連続して形成されるため、幅広の照射エリアを有し、且つ、照射エリア内で良好な光量分布の照射光を得ることが可能となる。
【００１２】
また、複数のカップリングレンズと複数のファイババンドルとを収容するケースと、複数のファイババンドルの先端部を支持しケースに固定する１つ又は複数の支持手段とを備える構成としてもよい。また、この場合において、複数の支持手段のそれぞれは、複数のファイババンドルの先端部のうち少なくとも１つのファイババンドルの先端部を支持し、複数の支持手段のそれぞれが支持する先端部の少なくとも一端部は、該支持手段から光照射面が連続する方向に突出していることが好ましい。このような構成によれば、各支持手段で支持されるファイババンドルをユニット化することが可能となるため、複数のファイババンドルの先端部を容易に且つ正確に接合することが可能となる。
【００１３】
また、各カップリングレンズは、各ファイババンドルの光入射面の中心から外周縁部に向かって光入射面に入射される光の入射角度が大きくなるように各光源から入射される光を導光し、各ファイババンドルの基端部の外周縁部に位置するファイバ素線が、先端部の外周縁部に位置するように配置することが好ましい。このような構成によれば、光出射面の外周縁部から出射される光が拡散され、各ファイババンドルの先端部の接合部分において互いに重なり合うこととなるため、接合部分での光量の減少は極力抑えられ、連続する光出射面の範囲内においてより良好な光量分布の光を照射することが可能となる。
【００１４】
また、各カップリングレンズと各ファイババンドルの光入射面との間に配置され、各カップリングレンズから入射される光を拡散し各ファイババンドルの光入射面に出射する複数のミキシングロッドをさらに備える構成としてもよい。この場合、各ミキシングロッドの出射面の形状と各ファイババンドルの光入射面の形状とが略同一で構成することが好ましい。このような構成によれば、非常に良好な光量分布の光束がファイババンドルに入射されるため、照射エリア内において、さらに良好な光量分布の照射光を得ることが可能となる。
【００１５】
また、多数のファイバ素線は、石英ファイバであることが好ましい。
【００１６】
また、各光源から入射される光は、紫外光であってもよい。
【００１７】
また、別の観点からは、本発明の照射装置は、上記の照射装置用光学ユニットと、照射装置用光学ユニットに光を出射する複数の光源とを備えたことを特徴とする。このような構成によれば、幅広の照射エリアを有し、且つ、照射エリア内で良好な光量分布の照射光を得ることが可能な照射装置が実現される。
【００１８】
また、複数の光源は、発光ダイオードであることが好ましい。このような構成とすることにより、照射装置全体を小型化することが可能となる。
【００１９】
また、発光ダイオードは、紫外光を放射するものであってもよい。
【００２０】
また、発光ダイオードは、複数の発光素子を有するものであってもよい。このような構成によれば、高い照射光量を得ることができるため、照射エリアをさらに拡げることが可能となる。
【００２１】
本発明における「光源」は、ランプ、発光ダイオード等が挙げられ、ランプは、フィラメントを有するもの、一例として白熱電球、ハロゲン電球、電極を有し放電により光を放射するもの、一例として、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ、水銀キセノンランプ、高圧水銀ランプ等を挙げることができる。
【００２２】
本発明における「発光ダイオード」は、順方向に電圧を加えた際に発光する半導体素子、すなわち発光素子（本明細書においては、ＬＥＤダイという）を内包した光源であり、ＬＥＤ（エルイーディー：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）とも呼ばれる。この発光ダイオードは、内包するＬＥＤダイのｐｎ接合部の禁制帯幅（バンドギャップ）の相違により紫外線、可視光、赤外線の波長を放射するものが存在し、本発明は、これら多様な波長の発光ダイオードに、何れも適用可能な技術思想である。また、「発光ダイオード」は、１つのパッケージに、１つのＬＥＤダイを内包するもの、２つ以上のＬＥＤダイを内包して高強度化を図るもの、さらに基板上にＬＥＤダイを直接マウントして、このＬＥＤダイに封止体を設けてパッケージを兼ねて小型化を図るもの、この基板上に２つ以上のＬＥＤダイをマウントし同様に封止体を設けたり、ＬＥＤダイから効率的に光を取り出す光学デバイスとしての機構も兼ね備えたりして小型にして高強度化を図るもの、その他冷却機構を付加する等様々な形態のものが開発されており、本発明は、これらの多様な形態の発光ダイオードに適用可能である。
【００２３】
本発明における「カップリングレンズ」は、ガラス又はプラスチック製の１枚又は複数のレンズで構成されるものである。このカップリングレンズは、光源から入射される光を石英ガラス製の光ファイバ素線で構成された光ファイババンドルに対し導光するものであり、光ファイババンドルの中心部の光ファイバ素線に対しては、約−１０〜＋１０°、より好ましくは約−８〜＋８°の入射角で光を入射させ、光ファイババンドルの外周縁部の光ファイバ素線に対しては、約−１０〜＋１３°、より好ましくは約−８〜＋１０°の入射角度で光を入射させるように構成される。
【００２４】
本発明における「光出射面の少なくとも隣接する光出射面との接合部近傍」とは、光出射面の接合部から少なくとも横３列に位置する正方稠密に配列される光ファイバ素線のことを指すものである。
【００２５】
本発明における「支持手段」は、矩形状に接合されたファイババンドルの先端部を、光照射面が連続する方向に沿って両側から挟持し固定する、平らな接合面を備える一対の板状の支持部材である。この支持部材は、１つまたは複数のファイババンドルを保持固定する。さらに、一対の支持部材のうち、一方の支持部材は、ケースの内壁面をもって兼用することも可能である。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、複数のファイババンドルの先端部が接合されて構成される光出射面が隙間なく連続して形成されることから、幅広の照射エリアを有し、且つ、照射エリア内で良好な光量分布の照射光を得ることが可能な照射装置用光学ユニット及び該照射装置用光学ユニットを搭載した照射装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る照射装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光学ユニットの分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る光学ユニットの正面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る光学ユニットに入射される紫外光の光路を説明する図である。
【図５】図５は、本発明の第１の比較例に係る光ファイババンドルの構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第２の比較例に係る光ファイババンドルの構成及び光量分布特性を示す図である。
【図７】図７は、図６の本発明の第２の比較例に係る光ファイババンドルと対比される、本発明の第１の実施形態に係る光ファイババンドルの構成及び光量分布特性を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施形態に係る光ファイババンドルの変形例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施形態のＬＥＤユニットに搭載可能なＬＥＤの構成を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る光学ユニットの上面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る光学ユニットの正面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る光学ユニットの変形例を示す上面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第３の実施形態に係る照射装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る照射装置用光学ユニット及びこの照射装置用光学ユニットを搭載した照射装置について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る照射装置の概略構成を示す図であり、説明の便宜のため、一部分を断面図で示している。第１の実施形態の照射装置１は、光学ユニット１０と、ＬＥＤユニット２０と、ＬＥＤコントローラ３０とによって構成される。照射装置１は、光学ユニット１０から出射される紫外光を被照射物に照射する装置である。
【００３０】
光学ユニット１０は、天板１１ａ、底板１１ｂ、側板１１ｃ、１１ｄ及び背板１１ｅによって構成されるケース１１内に、光ファイババンドル１３と、光ファイババンドル１３に光を導光するカップリングレンズ１６とによって構成される導光モジュールを２組備えている。
【００３１】
ＬＥＤユニット２０は、光学ユニット１０及びＬＥＤコントローラ３０に対して着脱可能に構成されており、その内部には、ＬＥＤダイを有し、発光ダイオードとして紫外光を発光するＬＥＤ２２と、カバーガラス２３と、ＬＥＤ２２を駆動制御するＬＥＤ駆動回路（不図示）を備えている。そして、ＬＥＤユニット２０が光学ユニット１０に対して接続された時に、ＬＥＤ２２及びカバーガラス２３は、光学ユニット１０内の各導光モジュール（すなわち、光ファイババンドル１３とカップリングレンズ１６）の光軸上にそれぞれ配置されるように構成されている。また、ＬＥＤユニット２０には、ＬＥＤコントローラ３０と接続するための接続ケーブル２５が設けられており、接続ケーブル２５を介して、ＬＥＤ２２を駆動するための電源の供給及び制御するための制御信号の通信が行われる。なお、第１の実施形態においては、２つのＬＥＤユニット２０を光学ユニット１０の各導光モジュールのそれぞれに接続する構成として説明するが、この構成に限定されるものではなく、例えば、２つのＬＥＤ２２を備えた１つのＬＥＤユニット２０を光学ユニット１０に接続する構成としてもよい。
【００３２】
ＬＥＤコントローラ３０は、ＬＥＤユニット２０内のＬＥＤ２２及びＬＥＤ駆動回路に電源を供給する電源回路３２と、ＬＥＤ駆動回路に制御信号を出力してＬＥＤ２２の輝度を調整するＬＥＤ制御回路３３とを有する。ＬＥＤ制御回路３３は、接続ケーブル２５を介してＬＥＤユニット２０のＬＥＤ駆動回路を制御することにより、ＬＥＤ２２の輝度を調整する。
【００３３】
ＬＥＤコントローラ３０の電源が入れられ、電源回路３２からＬＥＤユニット２０に電源が供給されると、ＬＥＤ駆動回路からＬＥＤ２２に電流が供給され、ＬＥＤ２２は供給される電流量に応じた光量の紫外光を出射する。ＬＥＤ２２から出射された紫外光は、カバーガラス２３を透過して光学ユニット１０内のカップリングレンズ１６に入射し、カップリングレンズ１６によって光路を折り曲げられて光ファイババンドル１３の入射端面１３ａ（図１において不図示）に入射する。そして、光ファイババンドル１３に入射した紫外光は、光ファイババンドル１３によって導光され、出射端面１３ｂより出射される。出射端面１３ｂより出射される紫外光の光量は、ユーザがＬＥＤコントローラ３０上の操作パネル（不図示）を操作することによって変更可能に構成されている。ユーザがＬＥＤコントローラ３０上の操作パネルを操作すると、ＬＥＤ制御回路３３の輝度設定値が変更され、ＬＥＤユニット２０のＬＥＤ駆動回路は、この輝度設定値に応じてＬＥＤ２２に供給する電流量を変更する。
【００３４】
次に、第１の実施形態の光学ユニット１０について、図２〜図４を参照しながら詳述する。図２は、第１の実施形態の光学ユニット１０の分解斜視図である。なお、図２において、図１と共通する構成には同一の符号を付している。
【００３５】
光学ユニット１０は、ケース１１内に、導光モジュール（光ファイババンドル１３とカップリングレンズ１６）を２組備えている。２組の導光モジュールは、平行して２列に並ぶように配置され、後述するように、光ファイババンドル１３の先端部１３ｃで接着剤によって接合される。そして、接着剤によって接合された光ファイババンドル１３の先端部１３ｃは、ファイバ支持部材１２ａ及び１２ｂによって支持されケース１１に固定される。
【００３６】
各カップリングレンズ１６は、第１面（紫外光が入射する側の面）が平面、第２面（紫外光が出射する側の面）が凸面で構成される第１レンズ１６ａと、第１面が凸面、第２面が凹面で構成されるメニスカス形状の第２レンズ１６ｂとで構成され、第１レンズ枠１７ａ及び第２レンズ枠１７ｂと共に、円筒状のレンズ鏡筒１８内にそれぞれ収容される。第１レンズ枠１７ａは、第１レンズ１６ａと第２レンズ１６ｂとの間に挿入される円筒状のレンズ枠であり、カップリングレンズ１６をレンズ鏡筒１８内に収容した時に、第１レンズ１６ａと第２レンズ１６ｂ間の位置を規制する。また、第２レンズ枠１７ｂは、第２レンズ１６ｂの第２面側から挿入される円環状のレンズ枠である。第２レンズ枠１７ｂの外周面及びレンズ鏡筒１８の内周面は、互いに嵌合するネジ面となっており、第２レンズ枠１７ｂをレンズ鏡筒１８内にねじ込むことにより、第２レンズ枠１７ｂが第２レンズ１６ｂの第２面に当接し、カップリングレンズ１６がレンズ鏡筒１８内の所定の位置に固定される。各カップリングレンズ１６を収容したレンズ鏡筒１８は、ケース１１の背板１１ｅに形成された円筒状の開口部１１ｆに挿入されてケース１１にそれぞれ固定される。
【００３７】
各光ファイババンドル１３は、直径０．２３ｍｍの石英ガラス製の光ファイバ素線（開口数Ｎ．Ａ．が約０．２２）を９００本束ねて形成したものである。各光ファイババンドル１３の光ファイバ素線は、出射端面１３ｂ側から見た時に、横９０本、縦１０本の長方形状となるように、方眼の升目状（すなわち、二次元の正方稠密）に整列して配置され、接着剤で固定されている。また、各光ファイババンドル１３を構成する光ファイバ素線は、先端部１３ｃから基端部（入射端面１３ａ）側に向かうにつれて、徐々に円筒状に変形し（束ねられ）、基端部（入射端面１３ａ）側で結束リング１５によって円形に固定される。第１の実施形態においては、結束リング１５によって固定された各光ファイババンドル１３の直径は、約７ｍｍで、全長は、約１５０ｍｍである。なお、ホルダ１４は、光ファイバ素線の変形部を保護するためのカバーである。なお、第１の実施形態における入射端面１３ａの形状は、円形であるが、これに限定されず、四角、六角、八角形状等、多角形状とすることも可能である。
【００３８】
第１の実施形態の各光ファイババンドル１３は、例えば、シート状に並べた光ファイバ素線を積層することによって得られる。具体的には、先ず、９０本の光ファイバ素線の先端部１３ｃ（例えば、先端から約１ｃｍ）を粘着テープ上に並べ、先端部１３ｃのみ接着剤で固定してシート状にする。そして、このシート状に並べられた光ファイバ素線を先端部１３ｃのみ接着しながら１シートずつ積層し、出射端面１３ｂを形成する。詳細は後述するが、出射端面１３ｂにおけるこれらの光ファイバ素線は、仮想の方眼の枠に接する１本の光ファイバ素線が、多数、升目状に、密に接して、いわゆる、二次元の正方稠密に配置される（図３（ｂ））。そして、１０シート分積層した光ファイバ素線を徐々に円筒状に束ね、ホルダ１４及び結束リング１５を取り付けて完成する。このように製作された光ファイババンドル１３においては、出射端面１３ｂにおいて外周縁部に配置された光ファイバ素線（すなわち、ファイバ支持部材１２ａ及び１２ｂに当接する光ファイバ素線と側板１１ｃ、１１ｄに対向する光ファイバ素線）が、光ファイババンドル１３の円筒面に配置されることとなり、光ファイババンドル１３の入射端面１３ａにおいても外周縁部に配置される。
【００３９】
図３（ａ）は、光学ユニット１０を光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂ側から見た時の正面図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ部の拡大図である。図３（ａ）及び（ｂ）において、図１及び図２と共通する構成には同一の符号を付している。
【００４０】
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、２つの光ファイババンドル１３は、出射端面１３ｂが一直線状（図中、左右方向）に連続して並ぶように配置されて接着される。すなわち、光ファイババンドル１３を出射端面１３ｂ側から見た時に、出射端面１３ｂの短辺同士が当接するように配置され、接着剤によって固定される。そして、接着剤によって固定された２つの光ファイババンドル１３の先端部１３ｃは、ファイバ支持部材１２ａ及び１２ｂによって上下方向から支持され、ケース１１の前面（背板１１ｅと対向する面）に固定される。このように、第１の実施形態の光学ユニット１０に収容される２つの導光モジュールは、先端部１３ｃにおいて接着され、１つの導光ユニットを構成している。そして、２つの光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂを接合し、ユニット化することにより、紫外光の照射エリアを拡大している。
【００４１】
図４は、第１の実施形態の光学ユニット１０に入射される紫外光の光路を説明する図である。なお、図４において、図１〜図３と共通する構成には同一の符号を付し、また、図面の見やすさを考慮し、光路は、ＬＥＤ２２から光ファイババンドル１３の右側に入射する代表的な光路のみ示している。
【００４２】
図４に示すように、ＬＥＤユニット２０が光学ユニット１０に対して接続されると、ＬＥＤ２２及びカバーガラス２３は、その光学中心が光学ユニット１０内の導光モジュール（すなわち、光ファイババンドル１３とカップリングレンズ１６）の光軸上に位置するように配置される。第１の実施形態のＬＥＤ２２は、パッケージ内部に１個のＬＥＤダイを有している。図４に示す光路は、ＬＥＤ２２の中央に位置するＬＥＤダイから出射される紫外光の光路の一部を表している。
【００４３】
ＬＥＤ２２のＬＥＤダイから出射される紫外光は、拡散しながらカバーガラス２３を透過し、カップリングレンズ１６に入射する。そして、カップリングレンズ１６に入射した紫外光は、カップリングレンズ１６を構成する第１レンズ１６ａと第２レンズ１６ｂによって光路を折り曲げられて、光ファイババンドル１３の入射端面１３ａに入射する。なお、第１の実施形態においては、光ファイババンドル１３の入射端面１３ａに入射する紫外光の角度（すなわち、入射角度）は、光ファイババンドル１３の外周縁部ほどその分布が広くなるように構成されている。すなわち、カップリングレンズ１６は、光ファイババンドル１３の外周縁部に位置する光ファイバ素線に入射される紫外光の入射角度が、光ファイババンドル１３の中心部に位置する光ファイバ素線に入射される紫外光の入射角度よりも大きくなるように設けられている。より具体的には、第１の実施形態においては、カップリングレンズ１６は、中心部の光ファイバ素線に対しては、約−８〜＋８°の入射角度で紫外光を入射するのに対し、外周縁部の光ファイバ素線に対しては、約−８〜＋１０°の入射角度で紫外光を入射するように設けられている。各光ファイバ素線の先端部から出射される紫外光の出射角度は、その基端部に入射される紫外光の入射角度に応じて決定される。そして、上述のように、第１の実施形態においては、各光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂの外周縁部に配置されている光ファイバ素線が、入射端面１３ａにおいても外周縁部に配置されている。従って、このような構成により、各光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂの外周縁部から出射される紫外光は、その中心部から出射される紫外光よりも出射角度の大きな（すなわち、拡散された）ものとなる。
【００４４】
上述したように、第１の実施形態の光学ユニット１０に収容される２つの光ファイババンドル１３は、その出射端面１３ｂが連続するように接着されている。従って、各光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂの外周縁部から出射される紫外光ほど出射角度が大きくなるように（すなわち、拡散されるように）構成すると、各光ファイババンドル１３で導光された紫外光が、出射端面１３ｂの接合部分において拡散されて互いに重なり合う（オーバーラップする）こととなる。従って、光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂ同士が、接合部分への接着剤の塗布によって多少離れて配置されたとしても接合部分での光量の減少は極力抑えられ、連続する出射端面１３ｂの範囲内において良好な光量分布の紫外光を照射することが可能となる。
【００４５】
次に、第１の実施形態の構成より導きだされる、別側面の作用効果について、以下比較例を挙げて、説明を行う。
【００４６】
図５は、本発明の第１の比較例に係る光ファイババンドル１３０の構成を示す図である。図５（ａ）は、光ファイババンドル１３０の上面図であり、図５（ｂ）は、光ファイババンドル１３０の正面図であり、図５（ｃ）は、図５（ｂ）のＰ部の拡大図である。第１の比較例に係る光ファイババンドル１３０は、光ファイバ素線をランダムミックス配列方式で構成した点で、第１の実施形態に係る光ファイババンドル１３と異なる。ランダムミックス配列方式は、入射端面１３０ａにおける個々の光ファイバ素線の位置関係と、出射端面１３０ｂにおける個々の光ファイバ素線の位置関係との間に、対応関係がほぼなくなるように個々の光ファイバ素線を光ファイババンドル１３０の長手方向において、十分に混ぜ合わせ、相互の位置関係をランダム化するものである。すなわち、ランダムミックス配列方式は、意図的に光ファイバ素線の位置関係を変えている点で、第１の実施形態に係る光ファイババンドル１３のように、成り行きで光ファイバ素線を単純に束ねた配列方式とは異なるものである。
【００４７】
精密なランダムミックス配列方式により組立てられた光ファイババンドル１３０は、入射端面１３０ａにおいて、個々の光ファイバ素線に入射される光に光量ムラを生じている場合にも、出射端面１３０ｂでは、これらの光量ムラを一定の範囲で軽減して、概ね良好な光量分布を実現することができる。しかしながら、他方で、とりわけ剛性の高い石英ガラス製の光ファイバ素線を用いた場合、折損しやすい光ファイバ素線をその長手方向において混ぜ合せることとなるため、可撓性の損なわる部位が生じ易い。そのため、光ファイババンドル１３０の全長を長くする必要が生じ、多くの工数を要することから、第１の実施形態に係る光ファイババンドル１３と比較して、コスト高となる。
【００４８】
第１の比較例に係る光ファイババンドル１３０は、第１の実施形態に係る光ファイババンドル１３と同種・同数の光ファイバ素線を用い、精密なランダムミックス配列を採用して、基端部（入射端面１３０ａ）においては直径約１０ｍｍの円形の結束とし、先端部（出射端面１３０ｂ）では３６ｍｍ×２ｍｍのライン状を呈するように組立てられる。そして、この光ファイババンドル１３０は、第１の実施形態に係る光ファイババンドル１３を２本接合した状態と略同一となるように、３６ｍｍ幅の出射端面を一体として構成しているが、その全長は、折損を考慮し５００ｍｍとしている。なお、光ファイババンドル１３０の入射端面１３０ａの一部分をマスクで覆うと、その部分に位置する光ファイバ素線の入射端面には光が入射せず、その光ファイバ素線の出射端面は暗くなる。光ファイババンドル１３０の入射端面１３０ａの１／４をマスクで覆った場合、図５（ｃ）に示すとおり、暗くなる光ファイバ素線の出射端面は、局在化せず散在し、ランダムミックス配列とすることによって光量ムラが軽減することが判る。
【００４９】
上述したように、第１の実施形態の構成によれば、光ファイババンドル１３の全長が約１５０ｍｍであり、ランダムミックス配列方式を採用した第１の比較例に係る光ファイババンドル１３０の全長に対し、１／３以下の全長で構成することができる。従って、幅広の照射エリアを有し、且つ、照射エリア内で良好な光量分布の照射光を得ることができるとともに、光ファイババンドル１３を収容する筐体を著しく小型化し、低コスト化に寄与する作用を奏するものである。
【００５０】
図６は、本発明の第２の比較例に係る光ファイババンドル２３０の構成及び光量分布特性を示す図である。図６（ａ）は、光ファイババンドル２３０の正面（接合部）拡大図であり、図６（ｂ）は、光ファイババンドル２３０の光量分布特性図である。また、図７は、図６の第２の比較例に係る光ファイババンドル２３０と対比される、本発明の第１の実施形態に係る光ファイババンドル１３の構成及び光量分布特性を示す図である。図７（ａ）は、光ファイババンドル１３の正面（接合部）拡大図であり、図７（ｂ）は、光ファイババンドル１３の光量分布特性図である。第２の比較例に係る光ファイババンドル２３０は、先に掲げた特許文献２に記載の光ファイババンドルのように、出射端面２３０ｂにおいて、光ファイバ素線を俵積み状に配置したものである。なお、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示す光量分布特性は、光ファイババンドル２３０又は光ファイババンドル１３をそれぞれ２本接合して、幅広に照射される照射領域の照射強度を、出射端面２３０ｂ又は１３ｂから２ｍｍの位置に紫外線強度計（ＵＩＴ１５０／ＵＶＤ−Ｓ３６５／ウシオ電機株式会社製）を配置し、幅方向（出射端面２３０ｂ又は１３ｂの長手方向）に０．５ｍｍピッチで計測し取得したものである。また、この紫外線強度計の測定範囲は、φ約１ｍｍである。なお、第２の比較例は、光ファイババンドル２３０の構成のみが第１の実施形態に係る光ファイババンドル１３の構成と異なるだけであって、これ以外の構成は、第１の実施形態の構成と同一である。
【００５１】
図６（ｂ）に示すように、第２の比較例に係る光ファイババンドル２３０の光量分布は、接合部において顕著に落ち込むことが確認された。この落ち込みの原因は、縦（厚み）方向に光ファイバ素線を１０層積層していることから、光ファイバ素線が連続しない部分が生じたためと考えられる。すなわち、接合部において光を発しない部分が存在するため、接合部近傍に供給される光量が減少したものと考えられる。
【００５２】
一方、図７（ｂ）に示すように、第１の実施形態に係る光ファイババンドル１３の光量分布は、接合部においても落ち込むことがなく一定の強度が維持される。これは、第２の比較例に係る光ファイババンドル２３０と異なり、接合部において、個々の光ファイバ素線が規則正しく整列されて配置され、さらに、各光ファイババンドル１３で導光された紫外光が、出射端面１３ｂの接合部において拡散されて互いに重なり合う（オーバーラップする）ためと考えられる。このように、本発明の第１の実施形態の構成によれば、従来の俵積み状に光ファイバ素線を配置したもの（すなわち、第２の比較例に係る光ファイババンドル２３０）と比較して、光ファイババンドル１３の接合部における光量分布の落ち込みを著しく低減し、極めて良好な光量分布の光照射が実現される。
【００５３】
以上が、本発明の第１の実施形態の説明であるが、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、発明の技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。例えば、第１の実施形態の光学ユニット１０においては、２つの光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂを一直線状に並ぶように配置する構成としたが、この構成に限定されるものではなく、２つ以上の光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂを一直線状に並ぶように配置してもよい。
【００５４】
また、第１の実施形態においては、カップリングレンズ１６が、光ファイババンドル１３の中心部の光ファイバ素線に対しては、約−８〜＋８°、外周縁部の光ファイバ素線に対しては、約−８〜＋１０°の入射角度で紫外光を入射するとしたが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、開口数Ｎ．Ａ．が約０．２２の石英ガラス製の光ファイバ素線を用いる場合、カップリングレンズ１６が、光ファイババンドル１３の中心部の光ファイバ素線に対しては、約−１０〜＋１０°、外周縁部の光ファイバ素線に対しては、約−１０〜＋１３°の入射角度で紫外光を入射するように構成してもよい。なお、入射角が１３°に近づくと、石英ガラス製の光ファイバ素線の最大受光角を超えるため、光ファイババンドル１３に入射されない紫外光の割合が増加し、入射効率が低下する。
【００５５】
また、第１の実施形態においては、光ファイババンドル１３の光ファイバ素線が出射端面１３ｂにおいて二次元の正方稠密に配置される構成としたが、この構成に限定されるものではない。図８は、第１の実施形態の光ファイババンドル１３の変形例を示す図である。本変形例の光ファイババンドル１３´は、光ファイバ素線が出射端面１３ｂ´の一部において二次元の正方稠密に整列して配置されていない点で、第１の実施形態の光ファイババンドル１３と異なる。本変形例の光ファイババンドル１３´は、直径０．２３ｍｍの石英ガラス製の光ファイバ素線（開口数Ｎ．Ａ．は約０．２２）を約９７０本束ねて形成したものであり、第１の実施形態と同様、かかる光ファイババンドル１３´を２本用意して、出射端面１３ｂ´が一直線状に連続して並ぶように配置し接着される。そして、この２本の光ファイババンドル１３´を筐体(不図示)に収容して光学ユニット(不図示)を構成している。図８に示すように、光ファイババンドル１３´の光ファイバ素線は、出射端面１３ｂ´側から見た時に、接合部Ｘから横３列（本）の部分（図８中、Ｙで示す領域）は、縦に１０本のファイバ素線を二次元の正方稠密に配置され、これ以外の部分（図８中、Ｚで示す領域）は、単に稠密に配置されて接着剤で固定されている。従って、本変形例の構成によれば、接合部Ｘにおいて隣接する光ファイババンドル１３´の出射端面１３´同士が当接するように配置され、光ファイバ素線が正方稠密に配列された領域（Ｙ）が連続するため、少なくとも接合部近傍（Ｘの近傍）において、ムラの少ない光量分布となる。なお、本変形例においては、稠密に配置される部分（Ｚ）においては、正方稠密に配置される部分（Ｙ）と比較して、密度（充填率）に若干の疎密を伴って光ファイバ素線が配置されるため、この部分（Ｚ）の光量は接合部近傍（Ｘの近傍）と比して、やや低い強度の領域や、やや高い強度の領域が混在するが、全体としては平均化されてなだらかな光量分布となり、実用に不都合を生じることは少ない。
【００５６】
また、第１の実施形態の構成に加え、カップリングレンズ１６とファイババンドル１３の入射端面１３ａとの間に、八角柱状のミキシングロッドをさらに設けてもよい。ミキシングロッドは、カップリングレンズ１６から入射される紫外光をその内部で散乱させ、ファイババンドル１３に出射する光学素子である。この場合、このミキシングロッドの八角形の出射端面形状に合わせて、光ファイババンドル１３の入射端面１３ａの形状をほぼ同じ大きさの八角形として構成することが好ましい。このような構成によれば、ミキシングロッドの出射端面が、光ファイババンドル１３の入射端面１３ａの形状と略同一であるため、ミキシングロッドの内部を紫外光が伝播する過程で光量分布のムラが軽減され、非常に良好な光量分布の光束を光ファイババンドル１３に高効率に入射することが可能となる。なお、ミキシングロッドは、八角柱状のものに限定されず、その他の多角柱、円柱、テーパ状のものを適用することも可能である。
【００５７】
また、第１の実施形態においては、ＬＥＤユニット２０に搭載されるＬＥＤ２２は、パッケージ内に１つのＬＥＤダイを内包する発光ダイオードであるとして説明したが、この構成に限定されるものではない。図９は、本発明の第１の実施形態のＬＥＤユニット２０に搭載可能なＬＥＤ２２の構成を示す図である。図９（ａ）は、上述したＬＥＤ２２の構成であり、パッケージ内に１つのＬＥＤダイ２２ａを内包する発光ダイオードを示している。しかしながら、ＬＥＤユニット２０に搭載可能なＬＥＤ２２は、この構成に限定されるものではなく、例えば、図９（ｂ）に示すような、パッケージ内に４つのＬＥＤダイ２２ａを内包する発光ダイオード（ＬＥＤ２２´）や、９つＬＥＤダイを内包する発光ダイオード（不図示）を採用することができる。このように、複数のＬＥＤダイ２２ａを内包する発光ダイオードを用いることにより、１つのＬＥＤダイ２２ａを内包するものに比べて、高い照射光量を得ることができる。
【００５８】
また、ＬＥＤユニット２０に搭載されるＬＥＤ２２は、ＬＥＤダイ２２ａがケース内にパッケージされた構成に限定されるものではなく、例えば、図９（ｃ）に示すように、基板２２ｂ上にＬＥＤダイ２２ａを直接マウントし、このＬＥＤダイ２２ａを封止体２２ｃによって封止する構成の発光ダイオード（ＬＥＤ２２Ｍ）を採用することも可能である。このような構成の発光ダイオードを採用することにより、発光ダイオード自体を小型化することができるうえ、放熱、冷却構造の設計自由度を確保することができる。
【００５９】
さらに、例えば、図９（ｄ）に示すように、基板２２ｂ´上に複数のＬＥＤダイ２２ａを直接マウントし、各ＬＥＤダイ２２ａを封止体２２ｃによって封止し、さらに各ＬＥＤダイ２２ａ上に凸レンズ等の光学素子２２ｄを配置した構成の発光ダイオード（ＬＥＤ２２Ｍ´）を採用することも可能である。このような構成の発光ダイオードを採用することにより、小型にして高強度化を図れ、効率的にＬＥＤダイ２２ａからの光を取り出すことができる。
【００６０】
次に、本発明の第２の実施形態について、図１０及び図１１を参照しながら説明する。図１０は、本発明の第２の実施形態に係る光学ユニット１００の上面図である。また、図１１（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る光学ユニット１００の正面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＢ部の拡大図である。第２の実施形態の光学ユニット１００は、ケース１１０内に第１の実施形態に係る導光ユニット（すなわち、２組の導光モジュール）を２組連結（接合）して収納している点で第１の実施形態に係る光学ユニット１０と異なる。なお、第２の実施形態においては、４つのＬＥＤユニット２０が光学ユニット１００に接続され、各ＬＥＤユニット２０に、発光ダイオードとして内蔵されるＬＥＤ２２の電流がＬＥＤコントローラ３０によって制御されることとなるが、ＬＥＤユニット２０及びＬＥＤコントローラ３０の構成は第１の実施形態と同様であるため、図１０及び図１１においてはこれらを省略している。
【００６１】
図１０及び図１１（ａ）に示すように、第２の実施形態の光学ユニット１００は、２組の導光ユニットに含まれる光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂが一直線状（図中、左右方向）に連続して並ぶように配置され、各導光ユニットは、図１１（ａ）のＢ部において光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂ同士が接着されることによって接合される。第２の実施形態においては、各導光ユニットの光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂを支持するファイバ支持部材１２０ａ及び１２０ｂの幅は、各導光ユニットの光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂの幅（図１１（ａ）の左右方向）よりも短くなるように構成されており、図１１（ａ）のＢ部において、各導光ユニットのファイバ支持部材１２０ａ及び１２０ｂから出射端面１３ｂが突出するように構成されている（図１１（ｂ））。従って、２組の導光ユニットの接合部（Ｂ部）において、ファイバ支持部材１２０ａ同士及びファイバ支持部材１２０ｂ同士が互いに干渉（接触）することはなく、導光ユニット同士は確実に接合される。このように、第２の実施形態の光学ユニット１００によれば、４つの光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂが連続して並ぶため、第１の実施の形態に係る光学ユニット１０と比較して、紫外光の照射エリアは２倍に拡大されるとともに、光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂ同士が、連続する出射端面１３ｂの範囲内において良好な光量分布の紫外光を照射することが可能となる。なお、第２の実施形態においては、第１の実施形態に係る導光ユニット（すなわち、２組の導光モジュール）を２組用意し、これらを連結（接合）する構成としたため、各光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂを一直線状に並べることが容易となる。従って、４つの光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂを順番に接合する構成と比較して組み立て作業性が大幅に向上する。
【００６２】
なお、第２の実施形態の光学ユニット１００においては、第１の実施形態に係る導光ユニットを２組連結する構成としたが、この構成に限定されるものではなく、３つ以上の導光ユニットを連結させることも可能である。図１２は、図１１の光学ユニット１００の変形例を示す上面図である。本変形例の光学ユニット２００は、ケース２１０内に第１の実施形態に係る導光ユニットを７組連結して収納している。
【００６３】
図１２に示すように、本変形例の光学ユニット２００は、７組の導光ユニットに含まれる光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂが一直線状（図中、左右方向）に連続して並ぶように配置され、各導光ユニットは、図１２のＣ部において光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂ同士が接着されることによって接合される。本変形例においても、第２の実施の形態と同様、導光ユニットの接合部（Ｃ部）において、隣接する各導光ユニットのファイバ支持部材２２０ａ同士及びファイバ支持部材１２０ｂＭ同士が互いに干渉することのないように、各導光ユニットのファイバ支持部材２２０ａ及びファイバ支持部材２２０ｂＭから出射端面１３ｂが突出するように構成されている。
【００６４】
なお、第２の実施形態及びその変形例の構成についても、第１の実施形態と同様、様々な変形が可能である。例えば、図９（ｂ）に示したような１つのパッケージに４つ（または９つ）のＬＥＤダイ２２ａを内包した発光ダイオード（ＬＥＤ２２´）を採用することが可能である。このような構成の発光ダイオードを採用することにより小型の筐体を維持しつつ、極めて高強度で、かつ幅広で良好な光量分布を実現する光学ユニット２００及びこの光学ユニット２００を搭載した照射装置１を提供することが可能である。さらに、このような構成によれば、１本の光ファイババンドル１３の入射端面１３ａに入射される紫外光の光量が増加するため、光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂにおける光ファイバ素線の積層数を減ずることが可能となる。従って、１つの発光ダイオードから、より幅広で良好な光量分布を実現する光学ユニット２００及びこの光学ユニット２００を搭載した照射装置１を提供することが可能である。
【００６５】
次に、本発明の第３の実施形態について、図１３を参照して説明する。図１３は、本発明の第３の実施形態に係る照射装置１Ｍの概略構成を示す図である。図１３に示すように、第３の実施形態に係る照射装置１Ｍは、光学ユニット１００Ｍと、ランプユニット５０とによって構成される。第３の実施形態に係る照射装置１Ｍは、第１又は第２の実施形態に係るＬＥＤユニット２０とＬＥＤコントローラ３０に代えて、ランプユニット５０を備えている点で第１又は第２の実施形態に係る照明装置１と異なる。また、第３の実施形態に係る光学ユニット１００Ｍに収容される光ファイババンドル１３Ｍは、ケース１１０Ｍから延出しており、その基端部にはカップリングレンズ１６Ｍを収容したレンズ鏡筒１８Ｍが取り付けられている。そして、レンズ鏡筒１８Ｍがランプユニット５０に着脱可能に構成されている。なお、第３の実施形態に係る光学ユニット１００Ｍは、第２の実施形態の光学ユニット１００と同様、４つの光ファイババンドル１３Ｍを有しており、４台のランプユニット５０に接続されるが、各ランプユニット５０の構成は同一であるため、図１３において３台のランプユニット５０の図示を省略している。
【００６６】
ランプユニット５０は、光源としての放電ランプ５１と、反射ミラー５２と、電源回路５３と、ランプ制御回路５４とを有している。放電ランプ５１としては、例えば、２００Ｗ水銀キセノンランプが使用される。
【００６７】
電源回路５３は、放電ランプ５１及びランプ駆動回路５４に電源を供給する。また、ランプ制御回路５４は、ランプ駆動回路（不図示）に制御信号を出力して放電ランプ５１の輝度を調整する。なお、第３の実施形態においては、放電ランプ５１とランプ制御回路５４が同一の筐体内（ランプユニット５０内）に収容されているが、それぞれ別の装置として構成してもよい。
【００６８】
ランプユニット５０の電源が入れられ、電源回路５３から放電ランプ５１及びランプ制御回路５４に電源が供給されると、ランプ駆動回路から放電ランプ５１に電流が供給され、放電ランプ５１は供給される電流量に応じた光量の紫外光を出射する。放電ランプ５１から出射された紫外光は、パラボラ形状の反射ミラー５２によって集光され、放電ランプ５１の前面に配置されたレンズ鏡筒１８Ｍ内のカップリングレンズ１６Ｍに入射する。カップリングレンズ１６Ｍは、第１の実施形態のカップリングレンズ１６と同様、第１レンズ１６Ｍａと第２レンズ１６Ｍｂとによって構成される。カップリングレンズ１６Ｍに入射した紫外光は、カップリングレンズ１６によって光路を折り曲げられて光ファイババンドル１３Ｍの入射端面（図１３において不図示）に入射する。そして、光ファイババンドル１３Ｍに入射した紫外光は、光ファイババンドル１３Ｍによって導光され、出射端面１３Ｍｂより出射される。出射端面１３Ｍｂより出射される紫外光の光量は、ユーザがランプユニット５０上の操作パネル（不図示）を操作することによって変更可能に構成されている。ユーザがランプユニット５０上の操作パネルを操作すると、ランプ制御回路５４の輝度設定値が変更され、ランプ駆動回路は、この輝度設定値に応じて放電ランプ５１に供給する電流量を変更する。
【００６９】
このように、第３の実施形態の構成によれば、第１及び第２の実施形態と同様、光ファイババンドル１３Ｍの出射端面１３Ｍｂの接合部での光量の減少は極力抑えられ、連続する出射端面１３ｂの範囲内において良好な光量分布の紫外光を照射することが可能となる。
【符号の説明】
【００７０】
１、１Ｍ 照射装置
１０、１００、２００、１００Ｍ 光学ユニット
１１、１１０、２１０、１１０Ｍ ケース
１１ａ、１１０ａ、２１０ａ 天板
１１ｂ、１１０ｂ 底板
１１ｃ、１１ｄ、１１０ｃ、１１０ｄ 側板
１１ｅ 背板
１１ｆ 開口部
１２ａ、１２ｂ、１２０ａ、１２０ｂ、２２０ａ、２２０ｂ ファイバ支持部材
１３、１３０、２３０、１３´、１３Ｍ 光ファイババンドル
１３ａ、１３０ａ 入射端面
１３ｂ、１３０ｂ、２３０ｂ、１３ｂ´ 出射端面
１４ ホルダ
１５ 結束リング
１６、１６Ｍ カップリングレンズ
１６ａ、１６Ｍａ 第１レンズ
１６ｂ、１６Ｍｂ 第２レンズ
１７ａ 第１レンズ枠
１７ｂ 第２レンズ枠
１８、１８Ｍ レンズ鏡筒
２０ ＬＥＤユニット
２２、２２´、２２Ｍ、２２Ｍ´ ＬＥＤ
２２ａ ＬＥＤダイ
２２ｂ、２２ｂ´ 基板
２２ｃ 封止体
２２ｄ 光学素子
２３ カバーガラス
２５ 接続ケーブル
３０ ＬＥＤコントローラ
３２、５３ 電源回路
３３ ＬＥＤ制御回路
５０ ランプユニット
５１ 放電ランプ
５２ 反射ミラー
５４ ランプ制御回路
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特定の波長の光を被照射物に照射する照射装置用光学ユニット及び照射装置に関連し、特に、矩形状又はライン状の光を照射する照射装置用光学ユニット及び該照射装置用光学ユニットを搭載した照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工業製品のコーティングや光学部品の組み立て作業における接着剤として、紫外線硬化樹脂が用いられている。紫外線硬化樹脂は、紫外線（紫外光）によって光重合反応が生じ、モノマー（液体）の状態からポリマー（固体）の状態に変化する樹脂である。そして、この紫外線硬化樹脂を硬化させるための光源として照射装置が開発されている。
【０００３】
照射装置としては、従来から高圧水銀ランプや水銀キセノンランプ等を光源とするランプ型照射装置が知られているが、近年、消費電力の削減や装置サイズのコンパクト化の要請から、紫外光を発光可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とする照射装置が開発されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
ＬＥＤは、高圧水銀ランプや水銀キセノンランプと比較して発光強度が低いため、幅広の照射エリアを確保することが困難である。そこで、幅広の照射エリアが要求される場合には、複数のＬＥＤからの光を複数の光ファイババンドルでそれぞれ導光し、各光ファイババンドルの出射端面を並べて配置（接合）する方法等が開発されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３４７２９号公報
【特許文献２】特開２００８−２８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複数の光ファイババンドルを接合すると、照射エリアを拡大することができ、また、自由な照射パターンを得ることが可能となるが、光ファイババンドルの接合部分での連続性が損なわれると光のムラが生じるという問題がある。
【０００７】
特許文献２に記載の構成においては、各光ファイババンドルを構成する光ファイバ素線を２列の俵積み状に配置し、光ファイババンドルの接合部において互い違いに配置された光ファイバ素線を連結することで連結部が連続するように構成されている。しかし、この構成は、光ファイバ素線を積層した場合に、連結部分に光ファイバ素線の存在しない凹状の空所を生じ、この空所に積層された光ファイバ素線を固着させる接着剤が回り込むことから、正確に嵌合して接合させることは困難となり、無理に連結しようとすると光ファイバ素線に応力が加わり折損させることにもなりかねない。
【０００８】
この問題を解決するためには、ある程度の隙間を許容して光ファイババンドル同士を接合することも考えられる。特許文献２に記載の構成のように可視光をプラスチックファイババンドルで伝搬させる構成の場合、光ファイバ素線の開口数Ｎ．Ａ．を比較的大きくすることができるため（例えば、０．５７）、プラスチックファイババンドルからは、ある程度の拡がり角（例えば、３５°）をもった光が出射される。従って、光ファイババンドルの接合部にある程度の隙間を設けたとしても、接合部分で各光ファイババンドルから出射される光がオーバーラップされるため、大きな光量の低下とはならない。しかし、紫外光を伝搬させる場合には、石英ガラス製の光ファイバ素線を使わざるを得ず、この場合、光ファイバ素線の開口数Ｎ．Ａ．はプラスチックファイバと比較して、著しく小さくなるため（例えば、０．２２）、出射端での光の拡がりも大きくない。すなわち、紫外光を石英ガラス製の光ファイバ素線を用いて伝搬させ、光ファイババンドルの接合部に隙間を設けて配置した場合、例えば、照射対象物までの距離が短いと、この接合部分の隙間に起因して、その光量分布に、光量の低い大きな落ち込みを生じることとなる。
【０００９】
本発明は、上記の問題及び事情に鑑みてなされたものであり、幅広の照射エリアを有し、且つ、照射エリア内で良好な光量分布の照射光を得ることが可能な照射装置用光学ユニット及び該照射装置用光学ユニットを搭載した照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の照射装置用光学ユニットは、複数の光源から入射される光を多数のファイバ素線を束ねた複数のファイババンドルによってそれぞれ導光し出射する光照射装置用光学ユニットであって、各光源から入射される光を各ファイババンドルに導光する複数のカップリングレンズを備え、各ファイババンドルは、基端部において多数のファイバ素線が結束され、各カップリングレンズからの光が入射される光入射面を形成し、先端部において多数のファイバ素線が矩形状に接合され、導光した光を出射する光出射面を形成し、複数のファイババンドルの先端部は、光出射面が連続するように一列に並べられて接合されており、各ファイババンドルの多数のファイバ素線は、光出射面の少なくとも隣接する光出射面との接合部近傍において、二次元の正方稠密に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
このような構成の照射装置用光学ユニットによれば、複数のファイババンドルの光出射面が隙間なく連続して形成されるため、幅広の照射エリアを有し、且つ、照射エリア内で良好な光量分布の照射光を得ることが可能となる。
【００１２】
また、複数のカップリングレンズと複数のファイババンドルとを収容するケースと、複数のファイババンドルの先端部を支持しケースに固定する１つ又は複数の支持手段とを備える構成としてもよい。また、この場合において、複数の支持手段のそれぞれは、複数のファイババンドルの先端部のうち少なくとも１つのファイババンドルの先端部を支持し、複数の支持手段のそれぞれが支持する先端部の少なくとも一端部は、該支持手段から光照射面が連続する方向に突出していることが好ましい。このような構成によれば、各支持手段で支持されるファイババンドルをユニット化することが可能となるため、複数のファイババンドルの先端部を容易に且つ正確に接合することが可能となる。
【００１３】
また、各カップリングレンズは、各ファイババンドルの光入射面の中心から外周縁部に向かって光入射面に入射される光の入射角度が大きくなるように各光源から入射される光を導光し、各ファイババンドルの基端部の外周縁部に位置するファイバ素線が、先端部の外周縁部に位置するように配置することが好ましい。このような構成によれば、光出射面の外周縁部から出射される光が拡散され、各ファイババンドルの先端部の接合部分において互いに重なり合うこととなるため、接合部分での光量の減少は極力抑えられ、連続する光出射面の範囲内においてより良好な光量分布の光を照射することが可能となる。
【００１４】
また、各カップリングレンズと各ファイババンドルの光入射面との間に配置され、各カップリングレンズから入射される光を拡散し各ファイババンドルの光入射面に出射する複数のミキシングロッドをさらに備える構成としてもよい。この場合、各ミキシングロッドの出射面の形状と各ファイババンドルの光入射面の形状とが略同一で構成することが好ましい。このような構成によれば、非常に良好な光量分布の光束がファイババンドルに入射されるため、照射エリア内において、さらに良好な光量分布の照射光を得ることが可能となる。
【００１５】
また、多数のファイバ素線は、石英ファイバであることが好ましい。
【００１６】
また、各光源から入射される光は、紫外光であってもよい。
【００１７】
また、別の観点からは、本発明の照射装置は、上記の照射装置用光学ユニットと、照射装置用光学ユニットに光を出射する複数の光源とを備えたことを特徴とする。このような構成によれば、幅広の照射エリアを有し、且つ、照射エリア内で良好な光量分布の照射光を得ることが可能な照射装置が実現される。
【００１８】
また、複数の光源は、発光ダイオードであることが好ましい。このような構成とすることにより、照射装置全体を小型化することが可能となる。
【００１９】
また、発光ダイオードは、紫外光を放射するものであってもよい。
【００２０】
また、発光ダイオードは、複数の発光素子を有するものであってもよい。このような構成によれば、高い照射光量を得ることができるため、照射エリアをさらに拡げることが可能となる。
【００２１】
本発明における「光源」は、ランプ、発光ダイオード等が挙げられ、ランプは、フィラメントを有するもの、一例として白熱電球、ハロゲン電球、電極を有し放電により光を放射するもの、一例として、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ、水銀キセノンランプ、高圧水銀ランプ等を挙げることができる。
【００２２】
本発明における「発光ダイオード」は、順方向に電圧を加えた際に発光する半導体素子、すなわち発光素子（本明細書においては、ＬＥＤダイという）を内包した光源であり、ＬＥＤ（エルイーディー：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）とも呼ばれる。この発光ダイオードは、内包するＬＥＤダイのｐｎ接合部の禁制帯幅（バンドギャップ）の相違により紫外線、可視光、赤外線の波長を放射するものが存在し、本発明は、これら多様な波長の発光ダイオードに、何れも適用可能な技術思想である。また、「発光ダイオード」は、１つのパッケージに、１つのＬＥＤダイを内包するもの、２つ以上のＬＥＤダイを内包して高強度化を図るもの、さらに基板上にＬＥＤダイを直接マウントして、このＬＥＤダイに封止体を設けてパッケージを兼ねて小型化を図るもの、この基板上に２つ以上のＬＥＤダイをマウントし同様に封止体を設けたり、ＬＥＤダイから効率的に光を取り出す光学デバイスとしての機構も兼ね備えたりして小型にして高強度化を図るもの、その他冷却機構を付加する等様々な形態のものが開発されており、本発明は、これらの多様な形態の発光ダイオードに適用可能である。
【００２３】
本発明における「カップリングレンズ」は、ガラス又はプラスチック製の１枚又は複数のレンズで構成されるものである。このカップリングレンズは、光源から入射される光を石英ガラス製の光ファイバ素線で構成された光ファイババンドルに対し導光するものであり、光ファイババンドルの中心部の光ファイバ素線に対しては、約−１０〜＋１０°、より好ましくは約−８〜＋８°の入射角で光を入射させ、光ファイババンドルの外周縁部の光ファイバ素線に対しては、約−１０〜＋１３°、より好ましくは約−８〜＋１０°の入射角度で光を入射させるように構成される。
【００２４】
本発明における「光出射面の少なくとも隣接する光出射面との接合部近傍」とは、光出射面の接合部から少なくとも横３列に位置する正方稠密に配列される光ファイバ素線のことを指すものである。
【００２５】
本発明における「支持手段」は、矩形状に接合されたファイババンドルの先端部を、光照射面が連続する方向に沿って両側から挟持し固定する、平らな接合面を備える一対の板状の支持部材である。この支持部材は、１つまたは複数のファイババンドルを保持固定する。さらに、一対の支持部材のうち、一方の支持部材は、ケースの内壁面をもって兼用することも可能である。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、複数のファイババンドルの先端部が接合されて構成される光出射面が隙間なく連続して形成されることから、幅広の照射エリアを有し、且つ、照射エリア内で良好な光量分布の照射光を得ることが可能な照射装置用光学ユニット及び該照射装置用光学ユニットを搭載した照射装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る照射装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光学ユニットの分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る光学ユニットの正面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る光学ユニットに入射される紫外光の光路を説明する図である。
【図５】図５は、本発明の第１の比較例に係る光ファイババンドルの構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第２の比較例に係る光ファイババンドルの構成及び光量分布特性を示す図である。
【図７】図７は、図６の本発明の第２の比較例に係る光ファイババンドルと対比される、本発明の第１の実施形態に係る光ファイババンドルの構成及び光量分布特性を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施形態に係る光ファイババンドルの変形例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施形態のＬＥＤユニットに搭載可能なＬＥＤの構成を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る光学ユニットの上面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る光学ユニットの正面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る光学ユニットの変形例を示す上面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第３の実施形態に係る照射装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る照射装置用光学ユニット及びこの照射装置用光学ユニットを搭載した照射装置について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る照射装置の概略構成を示す図であり、説明の便宜のため、一部分を断面図で示している。第１の実施形態の照射装置１は、光学ユニット１０と、ＬＥＤユニット２０と、ＬＥＤコントローラ３０とによって構成される。照射装置１は、光学ユニット１０から出射される紫外光を被照射物に照射する装置である。
【００３０】
光学ユニット１０は、天板１１ａ、底板１１ｂ、側板１１ｃ、１１ｄ及び背板１１ｅによって構成されるケース１１内に、光ファイババンドル１３と、光ファイババンドル１３に光を導光するカップリングレンズ１６とによって構成される導光モジュールを２組備えている。
【００３１】
ＬＥＤユニット２０は、光学ユニット１０及びＬＥＤコントローラ３０に対して着脱可能に構成されており、その内部には、ＬＥＤダイを有し、発光ダイオードとして紫外光を発光するＬＥＤ２２と、カバーガラス２３と、ＬＥＤ２２を駆動制御するＬＥＤ駆動回路（不図示）を備えている。そして、ＬＥＤユニット２０が光学ユニット１０に対して接続された時に、ＬＥＤ２２及びカバーガラス２３は、光学ユニット１０内の各導光モジュール（すなわち、光ファイババンドル１３とカップリングレンズ１６）の光軸上にそれぞれ配置されるように構成されている。また、ＬＥＤユニット２０には、ＬＥＤコントローラ３０と接続するための接続ケーブル２５が設けられており、接続ケーブル２５を介して、ＬＥＤ２２を駆動するための電源の供給及び制御するための制御信号の通信が行われる。なお、第１の実施形態においては、２つのＬＥＤユニット２０を光学ユニット１０の各導光モジュールのそれぞれに接続する構成として説明するが、この構成に限定されるものではなく、例えば、２つのＬＥＤ２２を備えた１つのＬＥＤユニット２０を光学ユニット１０に接続する構成としてもよい。
【００３２】
ＬＥＤコントローラ３０は、ＬＥＤユニット２０内のＬＥＤ２２及びＬＥＤ駆動回路に電源を供給する電源回路３２と、ＬＥＤ駆動回路に制御信号を出力してＬＥＤ２２の輝度を調整するＬＥＤ制御回路３３とを有する。ＬＥＤ制御回路３３は、接続ケーブル２５を介してＬＥＤユニット２０のＬＥＤ駆動回路を制御することにより、ＬＥＤ２２の輝度を調整する。
【００３３】
ＬＥＤコントローラ３０の電源が入れられ、電源回路３２からＬＥＤユニット２０に電源が供給されると、ＬＥＤ駆動回路からＬＥＤ２２に電流が供給され、ＬＥＤ２２は供給される電流量に応じた光量の紫外光を出射する。ＬＥＤ２２から出射された紫外光は、カバーガラス２３を透過して光学ユニット１０内のカップリングレンズ１６に入射し、カップリングレンズ１６によって光路を折り曲げられて光ファイババンドル１３の入射端面１３ａ（図１において不図示）に入射する。そして、光ファイババンドル１３に入射した紫外光は、光ファイババンドル１３によって導光され、出射端面１３ｂより出射される。出射端面１３ｂより出射される紫外光の光量は、ユーザがＬＥＤコントローラ３０上の操作パネル（不図示）を操作することによって変更可能に構成されている。ユーザがＬＥＤコントローラ３０上の操作パネルを操作すると、ＬＥＤ制御回路３３の輝度設定値が変更され、ＬＥＤユニット２０のＬＥＤ駆動回路は、この輝度設定値に応じてＬＥＤ２２に供給する電流量を変更する。
【００３４】
次に、第１の実施形態の光学ユニット１０について、図２〜図４を参照しながら詳述する。図２は、第１の実施形態の光学ユニット１０の分解斜視図である。なお、図２において、図１と共通する構成には同一の符号を付している。
【００３５】
光学ユニット１０は、ケース１１内に、導光モジュール（光ファイババンドル１３とカップリングレンズ１６）を２組備えている。２組の導光モジュールは、平行して２列に並ぶように配置され、後述するように、光ファイババンドル１３の先端部１３ｃで接着剤によって接合される。そして、接着剤によって接合された光ファイババンドル１３の先端部１３ｃは、ファイバ支持部材１２ａ及び１２ｂによって支持されケース１１に固定される。
【００３６】
各カップリングレンズ１６は、第１面（紫外光が入射する側の面）が平面、第２面（紫外光が出射する側の面）が凸面で構成される第１レンズ１６ａと、第１面が凸面、第２面が凹面で構成されるメニスカス形状の第２レンズ１６ｂとで構成され、第１レンズ枠１７ａ及び第２レンズ枠１７ｂと共に、円筒状のレンズ鏡筒１８内にそれぞれ収容される。第１レンズ枠１７ａは、第１レンズ１６ａと第２レンズ１６ｂとの間に挿入される円筒状のレンズ枠であり、カップリングレンズ１６をレンズ鏡筒１８内に収容した時に、第１レンズ１６ａと第２レンズ１６ｂ間の位置を規制する。また、第２レンズ枠１７ｂは、第２レンズ１６ｂの第２面側から挿入される円環状のレンズ枠である。第２レンズ枠１７ｂの外周面及びレンズ鏡筒１８の内周面は、互いに嵌合するネジ面となっており、第２レンズ枠１７ｂをレンズ鏡筒１８内にねじ込むことにより、第２レンズ枠１７ｂが第２レンズ１６ｂの第２面に当接し、カップリングレンズ１６がレンズ鏡筒１８内の所定の位置に固定される。各カップリングレンズ１６を収容したレンズ鏡筒１８は、ケース１１の背板１１ｅに形成された円筒状の開口部１１ｆに挿入されてケース１１にそれぞれ固定される。
【００３７】
各光ファイババンドル１３は、直径０．２３ｍｍの石英ガラス製の光ファイバ素線（開口数Ｎ．Ａ．が約０．２２）を９００本束ねて形成したものである。各光ファイババンドル１３の光ファイバ素線は、出射端面１３ｂ側から見た時に、横９０本、縦１０本の長方形状となるように、方眼の升目状（すなわち、二次元の正方稠密）に整列して配置され、接着剤で固定されている。また、各光ファイババンドル１３を構成する光ファイバ素線は、先端部１３ｃから基端部（入射端面１３ａ）側に向かうにつれて、徐々に円筒状に変形し（束ねられ）、基端部（入射端面１３ａ）側で結束リング１５によって円形に固定される。第１の実施形態においては、結束リング１５によって固定された各光ファイババンドル１３の直径は、約７ｍｍで、全長は、約１５０ｍｍである。なお、ホルダ１４は、光ファイバ素線の変形部を保護するためのカバーである。なお、第１の実施形態における入射端面１３ａの形状は、円形であるが、これに限定されず、四角、六角、八角形状等、多角形状とすることも可能である。
【００３８】
第１の実施形態の各光ファイババンドル１３は、例えば、シート状に並べた光ファイバ素線を積層することによって得られる。具体的には、先ず、９０本の光ファイバ素線の先端部１３ｃ（例えば、先端から約１ｃｍ）を粘着テープ上に並べ、先端部１３ｃのみ接着剤で固定してシート状にする。そして、このシート状に並べられた光ファイバ素線を先端部１３ｃのみ接着しながら１シートずつ積層し、出射端面１３ｂを形成する。詳細は後述するが、出射端面１３ｂにおけるこれらの光ファイバ素線は、仮想の方眼の枠に接する１本の光ファイバ素線が、多数、升目状に、密に接して、いわゆる、二次元の正方稠密に配置される（図３（ｂ））。そして、１０シート分積層した光ファイバ素線を徐々に円筒状に束ね、ホルダ１４及び結束リング１５を取り付けて完成する。このように製作された光ファイババンドル１３においては、出射端面１３ｂにおいて外周縁部に配置された光ファイバ素線（すなわち、ファイバ支持部材１２ａ及び１２ｂに当接する光ファイバ素線と側板１１ｃ、１１ｄに対向する光ファイバ素線）が、光ファイババンドル１３の円筒面に配置されることとなり、光ファイババンドル１３の入射端面１３ａにおいても外周縁部に配置される。
【００３９】
図３（ａ）は、光学ユニット１０を光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂ側から見た時の正面図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ部の拡大図である。図３（ａ）及び（ｂ）において、図１及び図２と共通する構成には同一の符号を付している。
【００４０】
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、２つの光ファイババンドル１３は、出射端面１３ｂが一直線状（図中、左右方向）に連続して並ぶように配置されて接着される。すなわち、光ファイババンドル１３を出射端面１３ｂ側から見た時に、出射端面１３ｂの短辺同士が当接するように配置され、接着剤によって固定される。そして、接着剤によって固定された２つの光ファイババンドル１３の先端部１３ｃは、ファイバ支持部材１２ａ及び１２ｂによって上下方向から支持され、ケース１１の前面（背板１１ｅと対向する面）に固定される。このように、第１の実施形態の光学ユニット１０に収容される２つの導光モジュールは、先端部１３ｃにおいて接着され、１つの導光ユニットを構成している。そして、２つの光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂを接合し、ユニット化することにより、紫外光の照射エリアを拡大している。
【００４１】
図４は、第１の実施形態の光学ユニット１０に入射される紫外光の光路を説明する図である。なお、図４において、図１〜図３と共通する構成には同一の符号を付し、また、図面の見やすさを考慮し、光路は、ＬＥＤ２２から光ファイババンドル１３の右側に入射する代表的な光路のみ示している。
【００４２】
図４に示すように、ＬＥＤユニット２０が光学ユニット１０に対して接続されると、ＬＥＤ２２及びカバーガラス２３は、その光学中心が光学ユニット１０内の導光モジュール（すなわち、光ファイババンドル１３とカップリングレンズ１６）の光軸上に位置するように配置される。第１の実施形態のＬＥＤ２２は、パッケージ内部に１個のＬＥＤダイを有している。図４に示す光路は、ＬＥＤ２２の中央に位置するＬＥＤダイから出射される紫外光の光路の一部を表している。
【００４３】
ＬＥＤ２２のＬＥＤダイから出射される紫外光は、拡散しながらカバーガラス２３を透過し、カップリングレンズ１６に入射する。そして、カップリングレンズ１６に入射した紫外光は、カップリングレンズ１６を構成する第１レンズ１６ａと第２レンズ１６ｂによって光路を折り曲げられて、光ファイババンドル１３の入射端面１３ａに入射する。なお、第１の実施形態においては、光ファイババンドル１３の入射端面１３ａに入射する紫外光の角度（すなわち、入射角度）は、光ファイババンドル１３の外周縁部ほどその分布が広くなるように構成されている。すなわち、カップリングレンズ１６は、光ファイババンドル１３の外周縁部に位置する光ファイバ素線に入射される紫外光の入射角度が、光ファイババンドル１３の中心部に位置する光ファイバ素線に入射される紫外光の入射角度よりも大きくなるように設けられている。より具体的には、第１の実施形態においては、カップリングレンズ１６は、中心部の光ファイバ素線に対しては、約−８〜＋８°の入射角度で紫外光を入射するのに対し、外周縁部の光ファイバ素線に対しては、約−８〜＋１０°の入射角度で紫外光を入射するように設けられている。各光ファイバ素線の先端部から出射される紫外光の出射角度は、その基端部に入射される紫外光の入射角度に応じて決定される。そして、上述のように、第１の実施形態においては、各光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂの外周縁部に配置されている光ファイバ素線が、入射端面１３ａにおいても外周縁部に配置されている。従って、このような構成により、各光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂの外周縁部から出射される紫外光は、その中心部から出射される紫外光よりも出射角度の大きな（すなわち、拡散された）ものとなる。
【００４４】
上述したように、第１の実施形態の光学ユニット１０に収容される２つの光ファイババンドル１３は、その出射端面１３ｂが連続するように接着されている。従って、各光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂの外周縁部から出射される紫外光ほど出射角度が大きくなるように（すなわち、拡散されるように）構成すると、各光ファイババンドル１３で導光された紫外光が、出射端面１３ｂの接合部分において拡散されて互いに重なり合う（オーバーラップする）こととなる。従って、光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂ同士が、接合部分への接着剤の塗布によって多少離れて配置されたとしても接合部分での光量の減少は極力抑えられ、連続する出射端面１３ｂの範囲内において良好な光量分布の紫外光を照射することが可能となる。
【００４５】
次に、第１の実施形態の構成より導きだされる、別側面の作用効果について、以下比較例を挙げて、説明を行う。
【００４６】
図５は、本発明の第１の比較例に係る光ファイババンドル１３０の構成を示す図である。図５（ａ）は、光ファイババンドル１３０の上面図であり、図５（ｂ）は、光ファイババンドル１３０の正面図であり、図５（ｃ）は、図５（ｂ）のＰ部の拡大図である。第１の比較例に係る光ファイババンドル１３０は、光ファイバ素線をランダムミックス配列方式で構成した点で、第１の実施形態に係る光ファイババンドル１３と異なる。ランダムミックス配列方式は、入射端面１３０ａにおける個々の光ファイバ素線の位置関係と、出射端面１３０ｂにおける個々の光ファイバ素線の位置関係との間に、対応関係がほぼなくなるように個々の光ファイバ素線を光ファイババンドル１３０の長手方向において、十分に混ぜ合わせ、相互の位置関係をランダム化するものである。すなわち、ランダムミックス配列方式は、意図的に光ファイバ素線の位置関係を変えている点で、第１の実施形態に係る光ファイババンドル１３のように、成り行きで光ファイバ素線を単純に束ねた配列方式とは異なるものである。
【００４７】
精密なランダムミックス配列方式により組立てられた光ファイババンドル１３０は、入射端面１３０ａにおいて、個々の光ファイバ素線に入射される光に光量ムラを生じている場合にも、出射端面１３０ｂでは、これらの光量ムラを一定の範囲で軽減して、概ね良好な光量分布を実現することができる。しかしながら、他方で、とりわけ剛性の高い石英ガラス製の光ファイバ素線を用いた場合、折損しやすい光ファイバ素線をその長手方向において混ぜ合せることとなるため、可撓性の損なわる部位が生じ易い。そのため、光ファイババンドル１３０の全長を長くする必要が生じ、多くの工数を要することから、第１の実施形態に係る光ファイババンドル１３と比較して、コスト高となる。
【００４８】
第１の比較例に係る光ファイババンドル１３０は、第１の実施形態に係る光ファイババンドル１３と同種・同数の光ファイバ素線を用い、精密なランダムミックス配列を採用して、基端部（入射端面１３０ａ）においては直径約１０ｍｍの円形の結束とし、先端部（出射端面１３０ｂ）では３６ｍｍ×２ｍｍのライン状を呈するように組立てられる。そして、この光ファイババンドル１３０は、第１の実施形態に係る光ファイババンドル１３を２本接合した状態と略同一となるように、３６ｍｍ幅の出射端面を一体として構成しているが、その全長は、折損を考慮し５００ｍｍとしている。なお、光ファイババンドル１３０の入射端面１３０ａの一部分をマスクで覆うと、その部分に位置する光ファイバ素線の入射端面には光が入射せず、その光ファイバ素線の出射端面は暗くなる。光ファイババンドル１３０の入射端面１３０ａの１／４をマスクで覆った場合、図５（ｃ）に示すとおり、暗くなる光ファイバ素線の出射端面は、局在化せず散在し、ランダムミックス配列とすることによって光量ムラが軽減することが判る。
【００４９】
上述したように、第１の実施形態の構成によれば、光ファイババンドル１３の全長が約１５０ｍｍであり、ランダムミックス配列方式を採用した第１の比較例に係る光ファイババンドル１３０の全長に対し、１／３以下の全長で構成することができる。従って、幅広の照射エリアを有し、且つ、照射エリア内で良好な光量分布の照射光を得ることができるとともに、光ファイババンドル１３を収容する筐体を著しく小型化し、低コスト化に寄与する作用を奏するものである。
【００５０】
図６は、本発明の第２の比較例に係る光ファイババンドル２３０の構成及び光量分布特性を示す図である。図６（ａ）は、光ファイババンドル２３０の正面（接合部）拡大図であり、図６（ｂ）は、光ファイババンドル２３０の光量分布特性図である。また、図７は、図６の第２の比較例に係る光ファイババンドル２３０と対比される、本発明の第１の実施形態に係る光ファイババンドル１３の構成及び光量分布特性を示す図である。図７（ａ）は、光ファイババンドル１３の正面（接合部）拡大図であり、図７（ｂ）は、光ファイババンドル１３の光量分布特性図である。第２の比較例に係る光ファイババンドル２３０は、先に掲げた特許文献２に記載の光ファイババンドルのように、出射端面２３０ｂにおいて、光ファイバ素線を俵積み状に配置したものである。なお、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示す光量分布特性は、光ファイババンドル２３０又は光ファイババンドル１３をそれぞれ２本接合して、幅広に照射される照射領域の照射強度を、出射端面２３０ｂ又は１３ｂから２ｍｍの位置に紫外線強度計（ＵＩＴ１５０／ＵＶＤ−Ｓ３６５／ウシオ電機株式会社製）を配置し、幅方向（出射端面２３０ｂ又は１３ｂの長手方向）に０．５ｍｍピッチで計測し取得したものである。また、この紫外線強度計の測定範囲は、φ約１ｍｍである。なお、第２の比較例は、光ファイババンドル２３０の構成のみが第１の実施形態に係る光ファイババンドル１３の構成と異なるだけであって、これ以外の構成は、第１の実施形態の構成と同一である。
【００５１】
図６（ｂ）に示すように、第２の比較例に係る光ファイババンドル２３０の光量分布は、接合部において顕著に落ち込むことが確認された。この落ち込みの原因は、縦（厚み）方向に光ファイバ素線を１０層積層していることから、光ファイバ素線が連続しない部分が生じたためと考えられる。すなわち、接合部において光を発しない部分が存在するため、接合部近傍に供給される光量が減少したものと考えられる。
【００５２】
一方、図７（ｂ）に示すように、第１の実施形態に係る光ファイババンドル１３の光量分布は、接合部においても落ち込むことがなく一定の強度が維持される。これは、第２の比較例に係る光ファイババンドル２３０と異なり、接合部において、個々の光ファイバ素線が規則正しく整列されて配置され、さらに、各光ファイババンドル１３で導光された紫外光が、出射端面１３ｂの接合部において拡散されて互いに重なり合う（オーバーラップする）ためと考えられる。このように、本発明の第１の実施形態の構成によれば、従来の俵積み状に光ファイバ素線を配置したもの（すなわち、第２の比較例に係る光ファイババンドル２３０）と比較して、光ファイババンドル１３の接合部における光量分布の落ち込みを著しく低減し、極めて良好な光量分布の光照射が実現される。
【００５３】
以上が、本発明の第１の実施形態の説明であるが、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、発明の技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。例えば、第１の実施形態の光学ユニット１０においては、２つの光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂを一直線状に並ぶように配置する構成としたが、この構成に限定されるものではなく、２つ以上の光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂを一直線状に並ぶように配置してもよい。
【００５４】
また、第１の実施形態においては、カップリングレンズ１６が、光ファイババンドル１３の中心部の光ファイバ素線に対しては、約−８〜＋８°、外周縁部の光ファイバ素線に対しては、約−８〜＋１０°の入射角度で紫外光を入射するとしたが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、開口数Ｎ．Ａ．が約０．２２の石英ガラス製の光ファイバ素線を用いる場合、カップリングレンズ１６が、光ファイババンドル１３の中心部の光ファイバ素線に対しては、約−１０〜＋１０°、外周縁部の光ファイバ素線に対しては、約−１０〜＋１３°の入射角度で紫外光を入射するように構成してもよい。なお、入射角が１３°に近づくと、石英ガラス製の光ファイバ素線の最大受光角を超えるため、光ファイババンドル１３に入射されない紫外光の割合が増加し、入射効率が低下する。
【００５５】
また、第１の実施形態においては、光ファイババンドル１３の光ファイバ素線が出射端面１３ｂにおいて二次元の正方稠密に配置される構成としたが、この構成に限定されるものではない。図８は、第１の実施形態の光ファイババンドル１３の変形例を示す図である。本変形例の光ファイババンドル１３´は、光ファイバ素線が出射端面１３ｂ´の一部において二次元の正方稠密に整列して配置されていない点で、第１の実施形態の光ファイババンドル１３と異なる。本変形例の光ファイババンドル１３´は、直径０．２３ｍｍの石英ガラス製の光ファイバ素線（開口数Ｎ．Ａ．は約０．２２）を約９７０本束ねて形成したものであり、第１の実施形態と同様、かかる光ファイババンドル１３´を２本用意して、出射端面１３ｂ´が一直線状に連続して並ぶように配置し接着される。そして、この２本の光ファイババンドル１３´を筐体(不図示)に収容して光学ユニット(不図示)を構成している。図８に示すように、光ファイババンドル１３´の光ファイバ素線は、出射端面１３ｂ´側から見た時に、接合部Ｘから横３列（本）の部分（図８中、Ｙで示す領域）は、縦に１０本のファイバ素線を二次元の正方稠密に配置され、これ以外の部分（図８中、Ｚで示す領域）は、単に稠密に配置されて接着剤で固定されている。従って、本変形例の構成によれば、接合部Ｘにおいて隣接する光ファイババンドル１３´の出射端面１３´同士が当接するように配置され、光ファイバ素線が正方稠密に配列された領域（Ｙ）が連続するため、少なくとも接合部近傍（Ｘの近傍）において、ムラの少ない光量分布となる。なお、本変形例においては、稠密に配置される部分（Ｚ）においては、正方稠密に配置される部分（Ｙ）と比較して、密度（充填率）に若干の疎密を伴って光ファイバ素線が配置されるため、この部分（Ｚ）の光量は接合部近傍（Ｘの近傍）と比して、やや低い強度の領域や、やや高い強度の領域が混在するが、全体としては平均化されてなだらかな光量分布となり、実用に不都合を生じることは少ない。
【００５６】
また、第１の実施形態の構成に加え、カップリングレンズ１６とファイババンドル１３の入射端面１３ａとの間に、八角柱状のミキシングロッドをさらに設けてもよい。ミキシングロッドは、カップリングレンズ１６から入射される紫外光をその内部で散乱させ、ファイババンドル１３に出射する光学素子である。この場合、このミキシングロッドの八角形の出射端面形状に合わせて、光ファイババンドル１３の入射端面１３ａの形状をほぼ同じ大きさの八角形として構成することが好ましい。このような構成によれば、ミキシングロッドの出射端面が、光ファイババンドル１３の入射端面１３ａの形状と略同一であるため、ミキシングロッドの内部を紫外光が伝播する過程で光量分布のムラが軽減され、非常に良好な光量分布の光束を光ファイババンドル１３に高効率に入射することが可能となる。なお、ミキシングロッドは、八角柱状のものに限定されず、その他の多角柱、円柱、テーパ状のものを適用することも可能である。
【００５７】
また、第１の実施形態においては、ＬＥＤユニット２０に搭載されるＬＥＤ２２は、パッケージ内に１つのＬＥＤダイを内包する発光ダイオードであるとして説明したが、この構成に限定されるものではない。図９は、本発明の第１の実施形態のＬＥＤユニット２０に搭載可能なＬＥＤ２２の構成を示す図である。図９（ａ）は、上述したＬＥＤ２２の構成であり、パッケージ内に１つのＬＥＤダイ２２ａを内包する発光ダイオードを示している。しかしながら、ＬＥＤユニット２０に搭載可能なＬＥＤ２２は、この構成に限定されるものではなく、例えば、図９（ｂ）に示すような、パッケージ内に４つのＬＥＤダイ２２ａを内包する発光ダイオード（ＬＥＤ２２´）や、９つＬＥＤダイを内包する発光ダイオード（不図示）を採用することができる。このように、複数のＬＥＤダイ２２ａを内包する発光ダイオードを用いることにより、１つのＬＥＤダイ２２ａを内包するものに比べて、高い照射光量を得ることができる。
【００５８】
また、ＬＥＤユニット２０に搭載されるＬＥＤ２２は、ＬＥＤダイ２２ａがケース内にパッケージされた構成に限定されるものではなく、例えば、図９（ｃ）に示すように、基板２２ｂ上にＬＥＤダイ２２ａを直接マウントし、このＬＥＤダイ２２ａを封止体２２ｃによって封止する構成の発光ダイオード（ＬＥＤ２２Ｍ）を採用することも可能である。このような構成の発光ダイオードを採用することにより、発光ダイオード自体を小型化することができるうえ、放熱、冷却構造の設計自由度を確保することができる。
【００５９】
さらに、例えば、図９（ｄ）に示すように、基板２２ｂ´上に複数のＬＥＤダイ２２ａを直接マウントし、各ＬＥＤダイ２２ａを封止体２２ｃによって封止し、さらに各ＬＥＤダイ２２ａ上に凸レンズ等の光学素子２２ｄを配置した構成の発光ダイオード（ＬＥＤ２２Ｍ´）を採用することも可能である。このような構成の発光ダイオードを採用することにより、小型にして高強度化を図れ、効率的にＬＥＤダイ２２ａからの光を取り出すことができる。
【００６０】
次に、本発明の第２の実施形態について、図１０及び図１１を参照しながら説明する。図１０は、本発明の第２の実施形態に係る光学ユニット１００の上面図である。また、図１１（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る光学ユニット１００の正面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＢ部の拡大図である。第２の実施形態の光学ユニット１００は、ケース１１０内に第１の実施形態に係る導光ユニット（すなわち、２組の導光モジュール）を２組連結（接合）して収納している点で第１の実施形態に係る光学ユニット１０と異なる。なお、第２の実施形態においては、４つのＬＥＤユニット２０が光学ユニット１００に接続され、各ＬＥＤユニット２０に、発光ダイオードとして内蔵されるＬＥＤ２２の電流がＬＥＤコントローラ３０によって制御されることとなるが、ＬＥＤユニット２０及びＬＥＤコントローラ３０の構成は第１の実施形態と同様であるため、図１０及び図１１においてはこれらを省略している。
【００６１】
図１０及び図１１（ａ）に示すように、第２の実施形態の光学ユニット１００は、２組の導光ユニットに含まれる光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂが一直線状（図中、左右方向）に連続して並ぶように配置され、各導光ユニットは、図１１（ａ）のＢ部において光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂ同士が接着されることによって接合される。第２の実施形態においては、各導光ユニットの光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂを支持するファイバ支持部材１２０ａ及び１２０ｂの幅は、各導光ユニットの光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂの幅（図１１（ａ）の左右方向）よりも短くなるように構成されており、図１１（ａ）のＢ部において、各導光ユニットのファイバ支持部材１２０ａ及び１２０ｂから出射端面１３ｂが突出するように構成されている（図１１（ｂ））。従って、２組の導光ユニットの接合部（Ｂ部）において、ファイバ支持部材１２０ａ同士及びファイバ支持部材１２０ｂ同士が互いに干渉（接触）することはなく、導光ユニット同士は確実に接合される。このように、第２の実施形態の光学ユニット１００によれば、４つの光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂが連続して並ぶため、第１の実施の形態に係る光学ユニット１０と比較して、紫外光の照射エリアは２倍に拡大されるとともに、光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂ同士が、連続する出射端面１３ｂの範囲内において良好な光量分布の紫外光を照射することが可能となる。なお、第２の実施形態においては、第１の実施形態に係る導光ユニット（すなわち、２組の導光モジュール）を２組用意し、これらを連結（接合）する構成としたため、各光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂを一直線状に並べることが容易となる。従って、４つの光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂを順番に接合する構成と比較して組み立て作業性が大幅に向上する。
【００６２】
なお、第２の実施形態の光学ユニット１００においては、第１の実施形態に係る導光ユニットを２組連結する構成としたが、この構成に限定されるものではなく、３つ以上の導光ユニットを連結させることも可能である。図１２は、図１１の光学ユニット１００の変形例を示す上面図である。本変形例の光学ユニット２００は、ケース２１０内に第１の実施形態に係る導光ユニットを７組連結して収納している。
【００６３】
図１２に示すように、本変形例の光学ユニット２００は、７組の導光ユニットに含まれる光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂが一直線状（図中、左右方向）に連続して並ぶように配置され、各導光ユニットは、図１２のＣ部において光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂ同士が接着されることによって接合される。本変形例においても、第２の実施の形態と同様、導光ユニットの接合部（Ｃ部）において、隣接する各導光ユニットのファイバ支持部材２２０ａ同士及びファイバ支持部材１２０ｂＭ同士が互いに干渉することのないように、各導光ユニットのファイバ支持部材２２０ａ及びファイバ支持部材２２０ｂＭから出射端面１３ｂが突出するように構成されている。
【００６４】
なお、第２の実施形態及びその変形例の構成についても、第１の実施形態と同様、様々な変形が可能である。例えば、図９（ｂ）に示したような１つのパッケージに４つ（または９つ）のＬＥＤダイ２２ａを内包した発光ダイオード（ＬＥＤ２２´）を採用することが可能である。このような構成の発光ダイオードを採用することにより小型の筐体を維持しつつ、極めて高強度で、かつ幅広で良好な光量分布を実現する光学ユニット２００及びこの光学ユニット２００を搭載した照射装置１を提供することが可能である。さらに、このような構成によれば、１本の光ファイババンドル１３の入射端面１３ａに入射される紫外光の光量が増加するため、光ファイババンドル１３の出射端面１３ｂにおける光ファイバ素線の積層数を減ずることが可能となる。従って、１つの発光ダイオードから、より幅広で良好な光量分布を実現する光学ユニット２００及びこの光学ユニット２００を搭載した照射装置１を提供することが可能である。
【００６５】
次に、本発明の第３の実施形態について、図１３を参照して説明する。図１３は、本発明の第３の実施形態に係る照射装置１Ｍの概略構成を示す図である。図１３に示すように、第３の実施形態に係る照射装置１Ｍは、光学ユニット１００Ｍと、ランプユニット５０とによって構成される。第３の実施形態に係る照射装置１Ｍは、第１又は第２の実施形態に係るＬＥＤユニット２０とＬＥＤコントローラ３０に代えて、ランプユニット５０を備えている点で第１又は第２の実施形態に係る照明装置１と異なる。また、第３の実施形態に係る光学ユニット１００Ｍに収容される光ファイババンドル１３Ｍは、ケース１１０Ｍから延出しており、その基端部にはカップリングレンズ１６Ｍを収容したレンズ鏡筒１８Ｍが取り付けられている。そして、レンズ鏡筒１８Ｍがランプユニット５０に着脱可能に構成されている。なお、第３の実施形態に係る光学ユニット１００Ｍは、第２の実施形態の光学ユニット１００と同様、４つの光ファイババンドル１３Ｍを有しており、４台のランプユニット５０に接続されるが、各ランプユニット５０の構成は同一であるため、図１３において３台のランプユニット５０の図示を省略している。
【００６６】
ランプユニット５０は、光源としての放電ランプ５１と、反射ミラー５２と、電源回路５３と、ランプ制御回路５４とを有している。放電ランプ５１としては、例えば、２００Ｗ水銀キセノンランプが使用される。
【００６７】
電源回路５３は、放電ランプ５１及びランプ駆動回路５４に電源を供給する。また、ランプ制御回路５４は、ランプ駆動回路（不図示）に制御信号を出力して放電ランプ５１の輝度を調整する。なお、第３の実施形態においては、放電ランプ５１とランプ制御回路５４が同一の筐体内（ランプユニット５０内）に収容されているが、それぞれ別の装置として構成してもよい。
【００６８】
ランプユニット５０の電源が入れられ、電源回路５３から放電ランプ５１及びランプ制御回路５４に電源が供給されると、ランプ駆動回路から放電ランプ５１に電流が供給され、放電ランプ５１は供給される電流量に応じた光量の紫外光を出射する。放電ランプ５１から出射された紫外光は、パラボラ形状の反射ミラー５２によって集光され、放電ランプ５１の前面に配置されたレンズ鏡筒１８Ｍ内のカップリングレンズ１６Ｍに入射する。カップリングレンズ１６Ｍは、第１の実施形態のカップリングレンズ１６と同様、第１レンズ１６Ｍａと第２レンズ１６Ｍｂとによって構成される。カップリングレンズ１６Ｍに入射した紫外光は、カップリングレンズ１６によって光路を折り曲げられて光ファイババンドル１３Ｍの入射端面（図１３において不図示）に入射する。そして、光ファイババンドル１３Ｍに入射した紫外光は、光ファイババンドル１３Ｍによって導光され、出射端面１３Ｍｂより出射される。出射端面１３Ｍｂより出射される紫外光の光量は、ユーザがランプユニット５０上の操作パネル（不図示）を操作することによって変更可能に構成されている。ユーザがランプユニット５０上の操作パネルを操作すると、ランプ制御回路５４の輝度設定値が変更され、ランプ駆動回路は、この輝度設定値に応じて放電ランプ５１に供給する電流量を変更する。
【００６９】
このように、第３の実施形態の構成によれば、第１及び第２の実施形態と同様、光ファイババンドル１３Ｍの出射端面１３Ｍｂの接合部での光量の減少は極力抑えられ、連続する出射端面１３ｂの範囲内において良好な光量分布の紫外光を照射することが可能となる。
【符号の説明】
【００７０】
１、１Ｍ 照射装置
１０、１００、２００、１００Ｍ 光学ユニット
１１、１１０、２１０、１１０Ｍ ケース
１１ａ、１１０ａ、２１０ａ 天板
１１ｂ、１１０ｂ 底板
１１ｃ、１１ｄ、１１０ｃ、１１０ｄ 側板
１１ｅ 背板
１１ｆ 開口部
１２ａ、１２ｂ、１２０ａ、１２０ｂ、２２０ａ、２２０ｂ ファイバ支持部材
１３、１３０、２３０、１３´、１３Ｍ 光ファイババンドル
１３ａ、１３０ａ 入射端面
１３ｂ、１３０ｂ、２３０ｂ、１３ｂ´ 出射端面
１４ ホルダ
１５ 結束リング
１６、１６Ｍ カップリングレンズ
１６ａ、１６Ｍａ 第１レンズ
１６ｂ、１６Ｍｂ 第２レンズ
１７ａ 第１レンズ枠
１７ｂ 第２レンズ枠
１８、１８Ｍ レンズ鏡筒
２０ ＬＥＤユニット
２２、２２´、２２Ｍ、２２Ｍ´ ＬＥＤ
２２ａ ＬＥＤダイ
２２ｂ、２２ｂ´ 基板
２２ｃ 封止体
２２ｄ 光学素子
２３ カバーガラス
２５ 接続ケーブル
３０ ＬＥＤコントローラ
３２、５３ 電源回路
３３ ＬＥＤ制御回路
５０ ランプユニット
５１ 放電ランプ
５２ 反射ミラー
５４ ランプ制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源から入射される光を多数のファイバ素線を束ねた複数のファイババンドルによってそれぞれ導光し、出射する光照射装置用光学ユニットであって、
前記各光源から入射される光を前記各ファイババンドルに導光する複数のカップリングレンズを備え、
前記各ファイババンドルは、
基端部において、前記多数のファイバ素線が結束され、前記各カップリングレンズからの光が入射される光入射面を形成し、
先端部において、前記多数のファイバ素線が矩形状に接合され、導光した光を出射する光出射面を形成し、
前記複数のファイババンドルの前記先端部は、前記光出射面が連続するように一列に並べられて接合されており、
前記各ファイババンドルの前記多数のファイバ素線は、前記光出射面の少なくとも隣接する光出射面との接合部近傍において、二次元の正方稠密に配置されている
ことを特徴とする照射装置用光学ユニット。
【請求項２】
前記複数のカップリングレンズと、前記複数のファイババンドルとを収容するケースと、
前記複数のファイババンドルの前記先端部を支持し、前記ケースに固定する１つ又は複数の支持手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の照射装置用光学ユニット。
【請求項３】
前記複数の支持手段のそれぞれは、前記複数のファイババンドルの前記先端部のうち、少なくとも１つのファイババンドルの前記先端部を支持し、
前記複数の支持手段のそれぞれが支持する前記先端部の少なくとも一端部は、該支持手段から前記光照射面が連続する方向に突出している
ことを特徴とする請求項２に記載の照射装置用光学ユニット。
【請求項４】
前記各カップリングレンズは、前記各ファイババンドルの前記光入射面の中心から外周縁部に向かって前記光入射面に入射される光の入射角度が大きくなるように前記各光源から入射される光を導光し、
前記各ファイババンドルの前記基端部の外周縁部に位置するファイバ素線が、前記先端部の外周縁部に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の照射装置用光学ユニット。
【請求項５】
前記各カップリングレンズと前記各ファイババンドルの前記光入射面との間に配置され、前記各カップリングレンズから入射される光を拡散し前記各ファイババンドルの前記光入射面に出射する複数のミキシングロッドをさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の照射装置用光学ユニット。
【請求項６】
前記各ミキシングロッドの出射面の形状と前記各ファイババンドルの前記光入射面の形状とが略同一であることを特徴とする請求項５に記載の照射装置用光学ユニット。
【請求項７】
前記多数のファイバ素線は、石英ファイバであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の照射装置用光学ユニット。
【請求項８】
前記各光源から入射される光は、紫外光であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の照射装置用光学ユニット。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の照射装置用光学ユニットと、
前記照射装置用光学ユニットに光を出射する複数の光源と、
を備えたことを特徴とする照射装置。
【請求項１０】
前記複数の光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項９に記載の照射装置。
【請求項１１】
前記発光ダイオードは、紫外光を放射することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の照射装置。
【請求項１２】
前記発光ダイオードは、複数の発光素子を有することを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の照射装置。
【請求項１】
複数の光源から入射される光を多数のファイバ素線を束ねた複数のファイババンドルによってそれぞれ導光し、出射する光照射装置用光学ユニットであって、
前記各光源から入射される光を前記各ファイババンドルに導光する複数のカップリングレンズを備え、
前記各ファイババンドルは、
基端部において、前記多数のファイバ素線が結束され、前記各カップリングレンズからの光が入射される光入射面を形成し、
先端部において、前記多数のファイバ素線が矩形状に接合され、導光した光を出射する光出射面を形成し、
前記複数のファイババンドルの前記先端部は、前記光出射面が連続するように一列に並べられて接合されており、
前記各ファイババンドルの前記多数のファイバ素線は、前記光出射面の少なくとも隣接する光出射面との接合部近傍において、二次元の正方稠密に配置されている
ことを特徴とする照射装置用光学ユニット。
【請求項２】
前記複数のカップリングレンズと、前記複数のファイババンドルとを収容するケースと、
前記複数のファイババンドルの前記先端部を支持し、前記ケースに固定する１つ又は複数の支持手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の照射装置用光学ユニット。
【請求項３】
前記複数の支持手段のそれぞれは、前記複数のファイババンドルの前記先端部のうち、少なくとも１つのファイババンドルの前記先端部を支持し、
前記複数の支持手段のそれぞれが支持する前記先端部の少なくとも一端部は、該支持手段から前記光照射面が連続する方向に突出している
ことを特徴とする請求項２に記載の照射装置用光学ユニット。
【請求項４】
前記各カップリングレンズは、前記各ファイババンドルの前記光入射面の中心から外周縁部に向かって前記光入射面に入射される光の入射角度が大きくなるように前記各光源から入射される光を導光し、
前記各ファイババンドルの前記基端部の外周縁部に位置するファイバ素線が、前記先端部の外周縁部に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の照射装置用光学ユニット。
【請求項５】
前記各カップリングレンズと前記各ファイババンドルの前記光入射面との間に配置され、前記各カップリングレンズから入射される光を拡散し前記各ファイババンドルの前記光入射面に出射する複数のミキシングロッドをさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の照射装置用光学ユニット。
【請求項６】
前記各ミキシングロッドの出射面の形状と前記各ファイババンドルの前記光入射面の形状とが略同一であることを特徴とする請求項５に記載の照射装置用光学ユニット。
【請求項７】
前記多数のファイバ素線は、石英ファイバであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の照射装置用光学ユニット。
【請求項８】
前記各光源から入射される光は、紫外光であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の照射装置用光学ユニット。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の照射装置用光学ユニットと、
前記照射装置用光学ユニットに光を出射する複数の光源と、
を備えたことを特徴とする照射装置。
【請求項１０】
前記複数の光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項９に記載の照射装置。
【請求項１１】
前記発光ダイオードは、紫外光を放射することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の照射装置。
【請求項１２】
前記発光ダイオードは、複数の発光素子を有することを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−３５４０（Ｐ２０１３−３５４０Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３７８４３（Ｐ２０１１−１３７８４３）
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（５９２０３２４３０）ＨＯＹＡ ＣＡＮＤＥＯ ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ株式会社 (44)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（５９２０３２４３０）ＨＯＹＡ ＣＡＮＤＥＯ ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ株式会社 (44)
【Ｆターム（参考）】
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